Stoen Operator uruchomił zdalnie sterowaną sieć nN we współpracy z WAGO

Zdalnie sterowana sieć Stoen Operator

Głównym celem projektu Stoen Operator był montaż gotowych, sterowanych zdalnie złącz kablowych nN, które w połączeniu z w pełni zautomatyzowanymi stacjami transformatorowymi SN/nN będą realizowały systemy automatyki typu FDIR (ang. Fault Detection, Isolation and Restoration). FDIR to zaawansowana automatyka stosowana w sieciach elektroenergetycznych średniego napięcia, która umożliwia automatyczne wykrywanie, izolowanie i przywracanie zasilania po wystąpieniu awarii. Jest kluczowym elementem nowoczesnych, inteligentnych sieci energetycznych. Rekonfiguracja sieci z wykorzystaniem w pełni zautomatyzowanych i zdalnie sterowanych złącz kablowych nN odbywa się z poziomu systemu SCADA. Rozwiązanie to pomaga w osiągnięciu wymaganych współczynników jakości zasilania SADI i SAFI na poziomie niskich napięć oraz stanowi fundament dalszej cyfryzacji sieci.

Zdalnie sterowana sieć – zakres wdrożenia

Stacje SN/nN
W ramach projektu automatyzacji sieci dystrybucyjnej nN, Stoen Operator zmodernizował dwie stacje transformatorowe SN/nN oraz pięć złączy kablowych nN. Stacje wyposażono w aparaturę pierwotną, w tym wyłączniki nN 400A z napędem silnikowym oraz aparaturę wtórną obejmującą m.in. sterownik telemechaniki z modemem i oprogramowaniem spełniającym założenia projektu, tj. FDIR i komunikacja do systemu SCADA wraz z układem zasilania gwarantowanego 24 V DC. Zainstalowano w nich również w karty pomiarowe prądu, napięć, mocy i energii ze wskaźnikami jakościowymi z uśrednieniem 15 minutowym dla każdego odpływu nN (WAGO 750-495), kartę pomiaru temperatury wraz z czujnikiem PT oraz detektory zwarć w sieci SN (WAGO WE SG 750 CRUR) dla celów pomiarów prądów.

Pomiary prądów na odpływach nN zrealizowano z wykorzystaniem cewek Rogowskiego. Na podstawie pomiaru napięć z kart pomiarowych sterownika PFC200 oraz wartości pomiarowych prądów z detektorów, wyznaczono moce przepływające w danych odpływach.
W polach objętych detekcją zwarć SN ustawiono zabezpieczenia prądowe zwłoczne I> i bezzwłoczne I>> działające na sygnalizację do SSiN.
Układ zasilania gwarantowanego 24 V DC zbudowano na bazie zasilacza trójfazowego i jednostki UPS WAGO o mocy wystarczającej na sterowanie napędem wyłącznika 24 V DC.

Złącza kablowe
Złącza kablowe wyposażono w wyłączniki nN 250 A z napędem silnikowych oraz aparaturę wtórną, w tym sterownik telemechaniki z modemem i oprogramowaniem spełniającym założenia projektu, tj. FDIR i komunikacja do SCADA wraz z układem zasilania gwarantowanego 24 V DC.
Na odpływie „WLZ” zrealizowano pomiar prądów, napięć, mocy i energii ze wskaźnikami jakościowymi, THD, profilami prądów i napięć z uśrednianiem 15 minutowym oraz kartą pomiaru temperatury z czujnikiem PT.

W polach zasilających zainstalowano detektory prądu zwarcia w celu pomiaru wartości prądów, a układ zasilania 24 V DC zabezpieczono elektronicznymi wyłącznikami nadprądowymi WAGO.

Komunikacja ze SCADA oraz pomiędzy urządzeniami opiera się na łączności radiowej LTE z wykorzystaniem kart SIM dostarczonych przez inwestora. Zastosowane sterowniki telemechaniki WAGO PFC200 zostały dostarczone w wersji XTR z rozszerzoną temperaturą pracy (od –40 do 70°C).

Scenariusze pracy automatyki
Projekt przewidywał dwa tryby działania automatyki FDIR:

• FDIR lokalna – odstawiona: sterowniki pracują jako urządzenia slave, przekazując dane do SCADA i oczekując na sterowanie z systemu nadrzędnego poprzez protokół DNP3.0;
• FDIR lokalna – nastawiona: sterowniki wymieniają sygnały między sobą, realizując lokalne decyzje sterujące w ciągach liniowych w czasie rzeczywistym z komunikacją IEC 60870-5-104. Działanie w oparciu o automatykę self-healing grid. Sterowniki analizują topologię sieci i przekierowują zasilanie do pozostałych odbiorców przez alternatywne trasy (np. z sąsiednich stacji transformatorowych).

Zdalnie sterowana sieć we współpracy z WAGO

Zdalnie sterowana sieć Stoen Operator została zrealizowana we współpracy z firmą WAGO w formule „pod klucz”, czyli od przygotowania koncepcji oraz dokumentacji projektowej, poprzez dostawy gotowych szaf telemechaniki, rozdzielnic nN i złącz kablowych nN, kończąc na pracach budowlanych i uruchomieniach uruchomieniu automatyki na obiekcie.

Na dzień dzisiejszy szafy telemechaniki WAGO monitorują i sterują pracą ponad 500 stacji transformatorowych na terenie Warszawy. Ważnym aspektem współpracy są również usługi dodatkowe, wykraczające poza standardowe dostawy urządzeń. WAGO zapewnia kompleksowe wsparcie na każdym etapie – od projektu, aż po uruchomienie urządzeń na obiekcie. Korzystając z szaf telemechaniki operator zwiększa niezawodności dostaw energii oraz optymalizuje pracę sieci, obniżając tym samym koszty utrzymania i eksploatacji obiektów.

Aplikacja WAGO Smart Grid – nowoczesne podejście do obsługi stacji elektroenergetycznych

Szafy telemechaniki WAGO to kompleksowe rozwiązanie, które obejmuje również przeznaczoną do obsługi urządzań aplikację. WAGO Smart Grid, dostępna z poziomu sterownika PFC200, oferuje przejrzysty interfejs użytkownika i upraszcza konfigurację, eksploatację oraz uruchomienie urządzeń telemechaniki na obiekcie. Narzędzie umożliwia konfigurację parametrów łączności z systemem SCADA oraz zapewnia obsługę różnych typów rozdzielnic SN i nN. Pozwala tym samym na konfigurację liczby pól sterowanych zdalnie oraz wyposażonych w detekcję zwarć.

W celu dopasowania się do konkretnego obiektu, aplikacja umożliwia tworzenie i parametryzowanie listy sygnałów według wymagań lokalnego OSD. Wykorzystując web server dostępny w każdym sterowniku telemechaniki WAGO, można ograniczyć potrzebę stosowania dodatkowych narzędzi inżynierskich. W celu wsparcia pracy służb utrzymania ruchu web server umożliwia zdalną wizualizację oraz diagnostykę obiektu, co zapewnia dostęp do historii zdarzeń i zakłóceń, wyświetlanie statusów oraz pomiarów. Zastosowanie aplikacji WAGO Smart Grid z pewnością skróci czas uruchomienia telemechaniki i parametryzacji wskaźników zwarć do niezbędnego minimum. Umożliwi również konfigurację dopasowaną do różnego typu obiektów SN i nN, co przełoży się na uproszczoną eksploatację stacji energetycznych.

Efekty i korzyści:

• zwiększenie obserwowalności sieci nN i SN,
• skrócenie czasu lokalizacji i izolacji awarii,
• automatyczne przywracanie zasilania w przypadku zakłóceń,
• poprawa jakości energii i redukcja wskaźników SAIDI/SAIFI w sieci SN i nN,
• przygotowanie infrastruktury do dalszej automatyzacji i integracji z inteligentnymi systemami zarządzania energią.

Laboratorium testowe – cyfrowy poligon dla inteligentnych sieci

Integralną częścią projektu była budowa laboratorium testowego, w którym inżynierowie Stoen Operator mogą ćwiczyć i doskonalić algorytmy sterowania dla inteligentnych sieci nN. Stanowi zaplecze badawczo-rozwojowe dla przyszłych wdrożeń automatyki w sieci dystrybucyjnej. Środowisko testowe pozwala na

• symulację pracy zautomatyzowanych złącz i stacji SN/nN,
• testowanie scenariuszy FDIR w warunkach kontrolowanych,
• analizę komunikacji między sterownikami i systemem SCADA,
• rozwój funkcji predykcyjnych i adaptacyjnych w sterowaniu siecią.

Podsumowanie

Pilotażowe wdrożenie automatyzacji sieci SN i nN przez Stoen Operator to przykład skutecznej modernizacji infrastruktury elektroenergetycznej w kierunku inteligentnych sieci (smart grid) już na poziomie sieci niskiego napięcia. Projekt stanowi fundament dla dalszych działań w zakresie cyfryzacji i automatyzacji sieci dystrybucyjnej, odpowiadając na rosnące potrzeby związane z integracją OZE, elektromobilnością i zapewnieniem odpowiednich współczynników jakości dostaw energii w sieciach SN, a w szczególności nN.